Ce diaporama a bien été signalé.
Nous utilisons votre profil LinkedIn et vos données d’activité pour vous proposer des publicités personnalisées et pertinentes. Vous pouvez changer vos préférences de publicités à tout moment.

المحاضرة الرابعة/ التفاعلات الانزيمية

10 097 vues

Publié le

essential in food industry

Publié dans : Alimentation
  • Soyez le premier à commenter

المحاضرة الرابعة/ التفاعلات الانزيمية

  1. 1. المحاضرة الرابعة Enzyme Reactions التفاعلات الإنزيمية The Nature of Enzymes طبيعة الإنزيمات هي مركبات تساعد على سرعة التفاعلات الكيميائية، وتفرز بواسطة الأحياء الدقيقة. التفاعلات الإنزيمية في مرحلتين . من الناحية التركيبية .. تحتوي الإنزيمات عادة على بروتين ، وتحتاج إلى مركبات كيمائية معقدة لكي تؤدي وظيفتها ، و تعرف هذه المركبات بأنها المجاميع المساعدة و ) أيضا تسمى باسم المعاونات الإنزيمية (، وهذه تكون عادة فيتامينات، وخاصة تلك التي تنتمي إلى مجموعة فيتامين ب . تحتاج بعض الإنزيمات – أيضا – إلى كميات صغيرة جداً من المعادن مثل النحاس لتأدية وظيفتها ، و بذلك ... فالإنزيمات إما أن تحتوي على البروتين النقي ، و البروتين مع مجاميع مساعدة ، أو البروتينات مع المجاميع المساعدة مع كاتيون معدن . تحول الإنزيمات الطعام إلى مركبات كيميائية ، أقل تعقيداً، ويمكن أن تستخدم للطاقة أو في بناء بروتوبلازم الخلية . تتكسر البروتينات والدهون والكربوهيدرات إلى مواد أقل تعقيداً بواسطة الإنزيمات، حتى يمكن أن تستخدمها الميكروبات المختلفة . 1
  2. 2. مراحل المسارات الايضية الهدمية 2
  3. 3. الإنزيمات المحللة للبروتينات هي التي تسبب هدما للبروتينات، وتوجد في الأنسجة النباتية والحيوانية ))Proteases ما تسمى بـ )) البروتييز . ربما تكون من النوع الذي يكسرـ أو يهدم ـ البروتين إلى سلاسل كبيرة من الأحماض الأمينية ) ببتيدات عديدة (، أو من النوع الذي يكسر البيتيدات العديدة إلى مكوناتها من الأحماض الأمينية ، ويمكن أن يتبع النوع الأخير قسم البولي ببتيديز . ولقابلية معظم الأحماض الأمينية للذوبان في الماء .. فإن هذا يعني أن الأنسجة في جوهرها قد تتحول إلى سائل . Poly Peptidase والبولي ببتيديز Proteases بواسطة البروتييز يوجد البروتييز في اللحوم مثل لحم البقر ، والخنزير ، أو الدواجن المنزوعة منها الأحشاء الداخلية ) الأمعاء في خلايا اللحم مائلة pH و تكون درجة الـ ، Cathepsins والأعضاء المزالة ( ، ويطلق عليه اسم كازيبسين المثلى للانزيم كذلك لا تمكن درجة الحرارة، والمدة – التي تحفظ عليها هذه pH إلى الاتجاه القاعدي لدرجة الـ المنتجات لحين استهلاكها – من حدوث التحلل في البروتين بدرجة محسة ؛ و لذلك فقد يحدث بعض التطرية للأنسجة خلال التخزين ؛ نتيجة تحلل البروتين ، كما لا يكون هناك هدم كبير في الأنسجة. 3
  4. 4. و في الأسماك .. تكون الإنزيمات المحللة للبروتينات أكثر نشاطا من الموجودة في اللحوم . و بالرغم من حفظ الأسماك المنزوعة الأحشاء في الثلج أو تحت التبريد – أحيانا – فإنه قد يحدث تحلل كاف للبروتين ؛ لكي تحدث طراوة للأنسجة خلال عدة أيام . و قد يزداد التحلل البروتيني – بدرجة كبيرة – في حالة حفظ الأسماك في السوق ) غير منزوعة الأحشاء ( لوجود مصدر مركز للإنزيمات الموجودة بالغدد الصماء ) الحويصلات البلورية ( المتصلة بالأمعاء جراد البحر ، بعض الأسماك القشرية . ،Flounders and Ocean Perch ، مثل أسماك الماكريل OXIDIZING ENZYMES الإنزيمات المؤكسدة هناك عديد من الإنزيمات المؤكسدة التي تسبب بعض التغيرات في الأغذية ، و التي تؤدي إلى الفساد . في النباتات .. قد تسبب إنزيمات البيروكسيديزات ، و أكسيديز حامض الاسكوربيك ، و التيروسينيز ، و البولي فينوليز تفاعلات كيمائية غير مرغوب فيها . يمكن أن يؤكسد إنزيم البيروكسيديز مركبات معينة شبه فينولية في الخضروات الجذرية ، مثل الفجل البري مسببا أسوداد لون المنتجات المجهزة . ولا يحدث هذا عندما تكون الخضروات سليمة . يمكن أن تسبب إنزيمات البيروكسيديز – بطريقة غير مباشرة – فقداً في فيتامين جـ في الخضروات ، حيث تتفاعل المركبات المتكونة بفعل إنزيم البيروكسيديز مع فيتامين ج . 4
  5. 5. FAT- SPLITTING ENZTMES " " الإنزيمات المحللة للدهون " الليبيز LIPASES تتكون الدهون من جلسرين و احماض دهنية ، و الجلسرين عبارة عن كحول عديد الهيدروكسيل ) 3 مجاميع كحول ( ، و بينما تتكون الأحماض الدهنية من سلاسل كربونية قصيرة أو طويلة ممتلئة بالعدد الممكن من ذرات الهيدروجين ) مشبعة ( ، و أو بعدد أقل ) غير مشبعة ( ، و تؤدي الحالة الأخيرة إلى وجود مجاميع فعالة في السلسلة و توجد في نهاية سلسلة الحامض الدهني . في تكوين الدهون .. يتصل كل حامض من 3 أحماض دهنية بمجموعة من المجاميع الثلاث الكحولية الموجودة في الجلسرين ، مع انفراد الماء في كل حالة . و من ناحية أخرى .. فعند وجود الماء و إنزيم الليبيز .. فإن الدهن يتحلل إلى مكوناته من الجلسرين و الأحماض الدهنية . عندما يعمل إنزيم الليبيز على الزبدة .. فإنه يعطي طعما قويا غير مرغوب فيه ؛ يسبب إنفراد حامض البيوتريك ) تزنخ(. و عموما .. فإن الزبدة عبارة عن مستحلب ماء في دهن ، و يحتوي على 16 % ماء ، في صورة قطرات دقيقة ، يتزنخ بفعل إنزيم الليبيز الذي ينتج عن البكتيريا التي تنمو في قطرات الماء ؛ حيث يعمل أساسا على الدهن المحيط بجزيئات الماء و يعتبر التزنخ الذي يحدثه الليبيز في الزبد من أنواع الفساد التي تسببها البكتيريا. 5
  6. 6. ENZYMES THAT DECOMPOSE الإنزيمات التي تحلل المواد الكربوهيدراتية CARBOHYRATES تحتوي الفاكهة على البكتين الذي يدعم الشكل البنائي للمنتج في عصائر الفاكهة المصنعة ) مثل عصير الطماطم أو البرتقال ( . وعند تكسير البكتين .. فإن المواد الصلبة تميل إلى أن تترسب في القاع ، تاركة سيرما رائقا في القمة . و يتكون البكتين من سلسلة طويلة من جزيئات حامض الجلكتويورونيك ، مع وجود مجاميع كربوكسيلية مؤسترة جزئيا بكحول الميثيل ، ذي قدرة عالية على حجز الماء . و الذي يكسر سكر القصب ) سكروز ( المحتوي على ، Invertase في نبات قصب السكر .. يوجد إنزيم الإنفرتاز ذرة الكربون إلى الجلوكوز و الفركتوز ؛ حيث يحتوي كل منهما على 6 ذرات كربون . و قبل أن يتم حصاد محصول قصب السكر .. فإن هناك جزءاً من النبات ، تجب إزالته للتخلص من مصدر هذا الإنزيم . و عندما لا يتم هذا الإجراء .. فإنه يحدث فقد في السكروز أثناء عمليات تصنيع القصب . و يوجد عديد من الإنزيمات المحللة للكربوهيدرات ،و التي تحلل السليلوز أو النشا ، والتي تكسر السكريات المعقدة إلى وحداتها البسيطة . 6
  7. 7. APPLICATIONS الاستخدامات على الرغم من أن الإنزيمات قد تسبب تلف الأغذية ، إلا إنها يمكن أن تستخدم أيضا في تصنيع الأغذية لإنتاج منتجات خاصة أو لتعديل خواص منتجات معينة. • فالإنزيمات المحللة للبروتينات المتحصل عليها من النباتات – يمكن أن تستخدم في تطرية اللحوم ، و ذلك بحقن الحيوانات بمحاليل هذه الإنزيمات قبل الذبح ، أو برش مسحوق الإنزيم على سطح اللحوم ، و السماح له ليحدث أثره • عند تصنيع أنواع معينة من الألبان الجافة ) لاستخدامها في صناعة الشيكولاته ( .. فإنه يمكن استخدام إنزيم الليبيز ، ليعمل على دهن اللبن قبل تخفيفه ؛ للحصول على نكهة المنتج النهائي للحصول على نكهة الجبن الروكفورت .. فإنه لابد أن يكسر الدهن أولاً إلى أحماض دهنية يتم تأكسدها بعد ذلك . و تعتبر الفطريات التي تنمو في هذا الجبن هي المصدر الرئيسي لانزيم الليبيز الذي يعمل علىاكسدة الاحماض الدهنية، لانتاج النكهة المطلوبة في الجبن. 7
  8. 8. من الاستخدامات الاخرى للانزيمات، استخدام الإنزيمات المحللة للمواد الكربوهيدراتية في صناعة المولت حيث تعمل الانزيمات على تحويل النشا الى سكر المالتوز الذي يشكل المادة الاساس للعديد من التخمرات. لينتج الكحول الايثيلي وثاني اكسيد الكربون تستخدم أيضا الإنزيمات المحللة للكربوهيدرات في تحسين خواص النشا المستخدم في تغرية الملابس و كيّها و غسلها . Chemical Reactions التفاعلات الكيميائية تفسد الأغذية في بعض الأحيان بسبب التغيرات الكيميائية التي تكون غير مصاحبة لبعض التفاعلات التي تشمل الإتحاد مع بعض العناصر الموجودة طبيعي ا)ًمثل الأكسجين (، أو الإتحاد مع المركبات الموجودة في الغذاء نفسه. OXIDATION الأكسدة أكسدة الدهون و الزيوت واحدة من التغيرات التي تحدث في الأغذية ، فالزيوت و الدهون تتشابه من الناحية الكيميائية و تقسم كليبيدات . و بصفة عامة .. فإن الدهون هي تلك الليبيدات التي تكون صلبة على درجة حرارة الغرفة ) شحم الخنزير و الشحوم الحيوانية (، والزيوت هي تلك الليبيدات التي تكون سائلة عند درجة حرارة الغرفة ) مثل زيت الزيتون ، و زيت الذرة ( . 8
  9. 9. لكي تحدث أكسدة الدهون .. لابد أن يوجد الأكسجين، أو مصدر له. ومع ذلك .. فإن هذا التفاعل لا يحتاج إلى كميات كبيرة من الأكسجين من الصعب وغير العملي – من الناحية التجارية – أن تتم تعبئتها في عبوات ) تحت تفريغ ، أو في جو من غاز خامل كالآزوت ( ، بحيث يكون الأكسجين غير كاف لمنع التغيرات في الدهون هناك مصادر معينة للطاقة تقوم بتعجيل أكسدة الدهون، مثل الحرارة. وبصفة عامة .. فإنه كلما ارتفعت درجة الحرارة التي يُحفظ عندها الدهن ، كان ذلك سببا للإسراع في معدل الأكسدة ، و كذلك الضوء ذو الطول الموجي المعين ؛ خاصة في منطقة الأشعة فوق البنفسجية ، أو قريبا منها . و تقوم الإشعاعات ذات الطاقة العالية ، مثل : أشعة الكاثود ، وأشعة بيتا وجاما بالإسراع بشدة من معدل أكسدة الدهون . عندما تتأكسد الدهون .. تتكون مركبات ذات سلاسل كربون قصيرة ، تحتوي على مجموعة أو أكثر ، تكون فيها ذرتان كربون متجاورتان غير مشبعتين بالإيدروجين . و لهذه المركبات رائحة وطعم غير مقبولين. وتعرف الدهون المتاكسدة في الغذاء باسم التزنخ ) و هذا يجب تمييزه عن التزنخ التحللي أو المائي ، و الذي فيه يحلل الليبيز الدهن ، و تنفرد فيه أحماض دهنية قصيرة السلسلة(. 9
  10. 10. قد يكون التزنخ التأكسدي السبب الأساسي في فساد عدة أشكال من اللحم و السمك و الدواجن . و عند تجفيف المنتجات الغذائية – حتى تلك التي تحتوي على كمية ضئيلة من الدهون كالخضروات ، و بعض أنواع السمك و الجمبري – فإن الدهون الموجودة بها تكون عرضة للتأكسد السريع ، و ذلك بسبب زيادة المساحة المعرضة لها بملامستها للأكسجين . و يرجع لون بعض الخضروات إلى وجود مركبات كيمائية تعرف بالكاروتينات ،و هي مركبات تحتوي على مجاميع تكون فيها ذرات الكربون متجاورة غير مشبعة تماما بالأيدروجين . وعندما تمر كميات الدهون الصغيرة الموجودة بهذه المواد الغذائية – في المرحلة الأولى من مراحل الأكسدة ) تكوين البيروكسيد ( – فقد يحدث انخفاض في درجة اللون أو قد يزول اللون نهائي ا .ً و قد يصاحب هذه التغيرات تكون روائح و طعم غير مرغوب فيها ، إلا أن التغير في اللون يمثل حدوث الفساد في المنتج . 10
  11. 11. NONENZYMATIC BROWNING تفاعلات اللون البني غير الإنزيمية توجد عدة أنواع من تفاعلات اللون البني غير الإنزيمية فمنها ما يسبب تفاعلاً كيميائيا ، يُعرف بتفاعل ميلارد و هو ينشأ من اتحاد حمض أميني مع السكر . و قد يوجد الحمض الأميني في الغذاء كمادة Maillard reaction منفصلة ) حامض أميني حر (، أو قد يكون موجوداً في الغذاء كجزء من البروتين . و يجب أن يكون السكر من الأنواع النشطة المحتوية على جزء نشط يعرف بمجموعة الكربونيل . 11
  12. 12. ذات رائحة مميزة ، و لون بني أو اسود ، يسبب تغيرا في كل لون و رائحة الغذاء . عندما يتم تسخين السكريات على درجة حرارة مرتفعة .. تتحول إلى اللون البني أو الأسود ، و يشمل هذا التفاعل نزع أو إزالة الماء من السكر، مؤديا إلى تكوين الفورفورال والمركبات الحلقية ذات الذرات الكربونية الأربع مع وجود مجموعة أو اثنتين جانبيتين من خلال مجموعة من التفاعلات . هذه المركبات الحلقية تتحد لتكون مركبات كيميائية معقدة ذات لون بني أو أسود ، لها طعم و رائحة و ذلك ،Carmelization مختلفان اختلافا كليا عن طعم و رائحة السكر ، و تعرف هذه العملية بالكرملة مع أن الرائحة والطعم الخاصتين بها يختلفان عن الرائحة والطعم الخاصتين بالسكريات المكرملة عند صناعة الحلوى المعروفة هناك نوع ثالث من تفاعلات التلوين ، يمكن أن يتسبب عن أكسدة حمض الأسكوربيك ) فيتامين جـ ( فعندما يتأكسد هذا الحمض .. تتكون نفس مجموعة المركبات المتكونة من تفاعلات كرملة السكريات . و تتم تفاعلات اللون البني في الأغذية ذات المحتوى المختلف من الرطوبة. 12
  13. 13. يتأثر كثير من الأغذية المصنعة بتفاعلات اللون غير الإنزيمية .. فإن هناك أنواعا أخرى من الغذاء ، تعتمد – أساسا على هذا النوع من التفاعل ؛ ليعطيها الرائحة و الطعم و اللون المميز لها ؛ مثلاً .. يتكون فيه اللون المميز له والطعم كذلك نتيجة تفاعل ميلارد Maple Syrup • فشراب مابل الذي يحدث بين السكر والأحماض الأمينية الموجودة – طبيعيا – في شجرة مابل . • ويرجع طعم ورائحة القهوة إلى تفاعلات تلوين غير إنزيمية تحدث في مكونات القهوة داخل حبوبها عند تحميصها ) تُستخدم عموما درجات حرارة عالية لتحميص حبوب القهوة ( . • وفي طهي عدة أنواع من الأطعمة .. يتكون الطعم و الرائحة الناتجة نتيجة عملية الطهي التي يحدث فيها تفاعل اللون البني، ومن أمثلة هذا النوع : اللحم المحمر، أو المسلوق، أو المشوي، أو السمك المشوي أو المسلوق . 13
  14. 14. STRECKER DEGRADATION تحلل استريكر تفاعل استريكر هو تفاعل يحدث بين حامض أميني و جزء من السكر ، أو المركبات المنتجة بواسطة البكتيريا ، و التي تحتوي على مجموعة نشطة ، تعرف بثنائية الكربونيل . و ينتج من هذا التفاعل تكوين ألدهيد ، و حمض أميني ناتج عن انفراد ثاني أكسيد الكربون ، و يكون المركب الجديد الذي يحتوي على مجموعة الألدهيد من نوع المركبات المكونة للطعم والرائحة الذي قد يكون أو – لا يكون – مرغوبا فيه 14
  15. 15. الخطوات العامة لإعداد الخامات الغذائية لعمليات التصنيع أو الحفظ الهدف الأساسي من عمليات تصنيع و حفظ الأغذية هو المحافظة على جودة الغذاء و على قيمته الغذائية من وقت الحصاد حتى وقت الاستهلاك. تعتبر الإصابات الميكروبية من أكبر المشاكل التي تواجه محاصيل الخضر و الفاكهة خاصة بعد حصادها حيث تفتقر إلى الحماية الطبيعية وبعض هذه الإصابات الميكروبية يسبب تلف و فساد الثمار و فقد عناصر الجودة بها و البعض الأخر يسبب أضرارً صحية للمستهلكين . بالإضافة إلى ذلك فإن التغيرات الكيميائية و الطبيعية التي تحدث في الثمار بعد الحصاد تؤدي أيض ا إًلى فسادها و تغير صفاتها و حدوث فقد في القيمة الغذائية و عناصر الجودة مثل اللون و الطعم و القوام و الرائحة . على هذا فإن عمليات تصنيع و حفظ الأغذية تعتمد على أساسين هامين : 1. القضاء على الميكروبات المرضية التي تشكل خطرا على صحة المستهلك بحيث يصبح الغذاء عند استهلاكه مأمونا من الناحية الصحية . 2. منع أو إبطاء النشاط الميكروبي و كذلك التفاعلات الكيميائية والطبيعية والتي يمكن أن تؤدي إلى فقد الغذاء لبعض خصائص الجودة به و فقد قيمته الغذائية وقد يصبح الغذاء في النهاية غير مقبول للمستهلك . 15
  16. 16. فيما يلي نذكر بعض الخطوات العامة لإعداد و تجهيز المواد الخام بحيث تصبح مناسبة سواءً للتصنيع أو الحفظ . Variety 1. اختيار الصنف المناسب Receiving and weighing 2. الاستلام و الوزن Primary Sorting 3. إجراء عملية الفرز الأولى Soaking and Washing 4. النقع و الغسيل Spray Washers • الغسيل باستخدام الرشاشات Rotary Washers • الغسيل باستخدام الآلات الحلزونية Second Sorting 5. الفرز الثانوي Preparing 6. تجهيز الثمار وإعدادها في الصورة الملائمة للتصنيع أو الحفظ Hand Peeling : • التقشير اليدوي 16 Steam Peeling : • التقشير بالبخار
  17. 17. 17 Lye Peeling : • التقشير بالقلوي Acid Peeling: • التقشير بالحامض Abrasive peeling : • التقشير بالاحتكاك Freeze Peeling : • التقشير بالتجميد Flame Peeling : • التقشير باللهب Grading 7. التدريج • التدريج الحجمي • التدريج الوصفي Sulphuring 8. الكبرتة Blanching 9. السلق Final sorting 10 . الفرز النهائي

×